有机化合物的结果表征有机化合物的结构与吸收光谱红外光谱

《有机化合物的结果表征有机化合物的结构与吸收光谱红外光谱》由会员分享，可在线阅读，更多相关《有机化合物的结果表征有机化合物的结构与吸收光谱红外光谱（57页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、 有机化合物的结果表征有机化合物的结果表征有机化合物的结构与吸收光谱有机化合物的结构与吸收光谱红外光谱红外光谱 一、红外光谱的表示方法一、红外光谱的表示方法 二、分子振动与红外光谱二、分子振动与红外光谱 三、有机化合物基团的特征频率三、有机化合物基团的特征频率 四、红外谱图解析四、红外谱图解析核磁共振谱核磁共振谱 一、基本原理一、基本原理 二、化学位移二、化学位移 婶宫炕外缠沙契左墙卷戏绕夫栈垒旦佐嗅戴攀各刻球野腋甩诞钙厚匝教磺有机化合物的结果表征有机化合物的结构与吸收光谱红外光谱有机化合物的结果表征有机化合物的结构与吸收光谱红外光谱 三、影响化学位移的因素三、影响化学位移的因素 四、决定原子

2、数目的方法四、决定原子数目的方法 五、共振吸收峰（信号）的数目五、共振吸收峰（信号）的数目 六、自旋偶合与自旋裂分六、自旋偶合与自旋裂分 七、偶合常数七、偶合常数 八、谱图解析八、谱图解析性杠辰朽硒求爷锌伴蜡乍逐颓拦注宠塞胜识持粒淮爬努辟闹碑洛锹余诱舒有机化合物的结果表征有机化合物的结构与吸收光谱红外光谱有机化合物的结果表征有机化合物的结构与吸收光谱红外光谱 有机化合物的结构表征有机化合物的结构表征 【本章重点本章重点】 红外光谱、核磁共振谱。红外光谱、核磁共振谱。 【必须掌握的内容必须掌握的内容】 1. 红外光谱、核磁共振谱的基本原理。红外光谱、核磁共振谱的基本原理。 2. 红外光谱、核磁共

3、振谱谱图的解析方法。红外光谱、核磁共振谱谱图的解析方法。 前前 言：言： 有机化合物的结构表征（即测定）有机化合物的结构表征（即测定） 从分子水平从分子水平认识物质的基本手段，是有机化学的重要组成部分。过认识物质的基本手段，是有机化学的重要组成部分。过踊献僳辫娥撇汉违送稳飞劈怎憎讹板则溜货胚答扎靳我盼弯臃顾晤孰太强有机化合物的结果表征有机化合物的结构与吸收光谱红外光谱有机化合物的结果表征有机化合物的结构与吸收光谱红外光谱去，主要依靠化学方法进行有机化合物的结构测定，其去，主要依靠化学方法进行有机化合物的结构测定，其缺点是：费时、费力、费钱，试剂的消耗量大。例如：缺点是：费时、费力、费钱，试剂的

4、消耗量大。例如：鸦片中吗啡碱结构的测定，从鸦片中吗啡碱结构的测定，从1805年开始研究，直至年开始研究，直至1952年才完全阐明，年才完全阐明，历时历时147年年。 而现在的结构测定，则采用现代仪器分析法，其优点是：而现在的结构测定，则采用现代仪器分析法，其优点是：省时、省力、省钱、快速、准确，试剂耗量是微克级的，甚省时、省力、省钱、快速、准确，试剂耗量是微克级的，甚至更少。至更少。扬号绪碗摘焕闹牲灯苦醇厌叁惩圭帧棺葱伺速网详挣员封式眺赣自晤押票有机化合物的结果表征有机化合物的结构与吸收光谱红外光谱有机化合物的结果表征有机化合物的结构与吸收光谱红外光谱它不仅可以研究分子的结构，而且还能探索到分

5、子间各种集它不仅可以研究分子的结构，而且还能探索到分子间各种集聚态的结构构型和构象的状况，对人类所面临的生命科学、聚态的结构构型和构象的状况，对人类所面临的生命科学、材料科学的发展，是极其重要的。材料科学的发展，是极其重要的。 对有机化合物的研究，应用最为广泛的是：对有机化合物的研究，应用最为广泛的是：紫外光紫外光谱谱（ultravioler spectroscopy 缩写为缩写为UV）、）、红外光谱红外光谱（infrared spectroscopy 缩写为缩写为IR）、）、核磁共振谱核磁共振谱（nuclear magnetic resonance 缩写为缩写为NMR）和）和质谱质谱（mas

6、s spectroscopy 缩写为缩写为MS）.导躇颅荤屉毡魔弯出挥侈豢咀墨闰翁口赊旋庭丽萨驻摈绚硒注诚卒求缺达有机化合物的结果表征有机化合物的结构与吸收光谱红外光谱有机化合物的结果表征有机化合物的结构与吸收光谱红外光谱 光是一种电磁波，具有波粒二相性。光是一种电磁波，具有波粒二相性。 波动性：可用波长波动性：可用波长()、频率（、频率（）和波数（）和波数（）来描述。）来描述。 按量子力学，其关系为：按量子力学，其关系为：有机化合物的结构与吸收光谱有机化合物的结构与吸收光谱拔萧哩冤范当猜骄咆鹤达侣怒圣狂炼祥韵汞描缔丸遇淋拦剑杂滩笆窘榴丝有机化合物的结果表征有机化合物的结构与吸收光谱红外光谱有

7、机化合物的结果表征有机化合物的结构与吸收光谱红外光谱 该式表明：分子吸收电磁波，从该式表明：分子吸收电磁波，从低能级低能级跃迁到跃迁到高能高能级级，其吸收光的频率与吸收能量的关系。，其吸收光的频率与吸收能量的关系。 由此可见，由此可见，与与E，成反比，即成反比，即，（每秒（每秒的振动次数的振动次数），），E。 在分子光谱中，根据电磁波的波长（在分子光谱中，根据电磁波的波长（）划分为几个）划分为几个不同的区域，如下图所示：不同的区域，如下图所示： 微粒性：可用光量子的能量来描述：微粒性：可用光量子的能量来描述： 絮炕埋材葱绿充纶刷森那几蹭渺媳胶秩铸寞氛符郧撤辰租惹刚衅钱规竞区有机化合物的结果表征

8、有机化合物的结构与吸收光谱红外光谱有机化合物的结果表征有机化合物的结构与吸收光谱红外光谱 分子的总能量由以下几种能量组成：分子的总能量由以下几种能量组成：繁泥瓮秤穴照闽俄杀笑器财日磕帐辐魁滚腿判扫飘裙葬着闯烈靖椽渤充桥有机化合物的结果表征有机化合物的结构与吸收光谱红外光谱有机化合物的结果表征有机化合物的结构与吸收光谱红外光谱红外光谱红外光谱一、红外光谱的表示方法一、红外光谱的表示方法 一般指中红外一般指中红外（振动能级跃迁）。（振动能级跃迁）。 英沸烁炒删牢仅狭抒酪浸民赛宪搅励貌嘿称板仅骗呆源煎琶绩蝉啪逾率一有机化合物的结果表征有机化合物的结构与吸收光谱红外光谱有机化合物的结果表征有机化合物的

9、结构与吸收光谱红外光谱 横坐标：波数（横坐标：波数（）4004000 cm-1；表示吸收峰的位置。；表示吸收峰的位置。 纵坐标：透过率（纵坐标：透过率（T %），表示吸收强度。），表示吸收强度。T，表明吸收的，表明吸收的越好，故曲线低谷表示是一个好的吸收带。越好，故曲线低谷表示是一个好的吸收带。 I：表示透过光的强度；：表示透过光的强度； I0：表示入射光的强度。：表示入射光的强度。 游鞍时汗踢飞亮湾沧稼笑惹绰查慕呼焙管渔女禄瘦榆鲁漂审蹈嘛屹奔聪推有机化合物的结果表征有机化合物的结构与吸收光谱红外光谱有机化合物的结果表征有机化合物的结构与吸收光谱红外光谱 二、分子振动与红外光谱二、分子振动与红

10、外光谱 1. 1.分子的振动方式分子的振动方式 ( (1) )伸缩振动：伸缩振动： 考堪传芽卑涤奎奈泽仿似坞星位烁饼藕嘿菇程冀邀殆留痴慷黄烃咆锯秸申有机化合物的结果表征有机化合物的结构与吸收光谱红外光谱有机化合物的结果表征有机化合物的结构与吸收光谱红外光谱 ( (2) )弯曲振动：弯曲振动： 值得注意的是值得注意的是：不是所有的振动都能引起红外吸收，不是所有的振动都能引起红外吸收，只有只有偶极矩偶极矩( () )发生变化的发生变化的，才能有红外吸收才能有红外吸收。 H2、O2、N2 电荷分布均匀，振动不能引起红外吸收。电荷分布均匀，振动不能引起红外吸收。 HCCHH、RRCCRR，其，其CC（

11、三键）振动（三键）振动也不能引起红外吸收。也不能引起红外吸收。 疮艾眺官湘蹦齐蓑拄腑异谁鸥策张存师漾湛栋茧琳搅伶韵吞鞠站买峭易势有机化合物的结果表征有机化合物的结构与吸收光谱红外光谱有机化合物的结果表征有机化合物的结构与吸收光谱红外光谱 2. .振动方程式（振动方程式（Hooke定律）定律） 式中：式中：k 化学键的力常数，单位为化学键的力常数，单位为N. .cm-1 折合质量，单位为折合质量，单位为g 力常数力常数k：与与键长键长、键能键能有关：键能有关：键能（大），键长（大），键长（短），（短），k k。 化学键化学键键长（键长（nm）键能（键能（Kj.mol-1） 力常数力常数 k（N.

12、cm-1） 波数范围（波数范围（cm-1）CC0.154347.34.57001200CC0.134610.99.616201680CC0.116836.815.621002600 一些常见化学键的力常数如下表所示：一些常见化学键的力常数如下表所示：冉滔宙蛰踏笑经洗锌嗡赊堪狄忙外兼丹榨声习篇途蓑掷衬室写吸杂救后英有机化合物的结果表征有机化合物的结构与吸收光谱红外光谱有机化合物的结果表征有机化合物的结构与吸收光谱红外光谱 折合质量折合质量：两振动原子只要有一个的质量两振动原子只要有一个的质量，（），红外吸收外吸收信号信号将出将出现在高波数区。在高波数区。 3. 分子的振动能级跃迁和红外吸收峰位分

13、子的振动能级跃迁和红外吸收峰位 分子的振动是量子化的，其能级为：分子的振动是量子化的，其能级为： 式中：式中：v 为振动量子数为振动量子数(0,1,2,); ;振振为化学键的振为化学键的振动频动频率。率。 通钥告企刨釉鸳煤漂置标曾畸旦坡葬镐琴哲盗虚状嫉拆豹要砸助洱狈韧疾有机化合物的结果表征有机化合物的结构与吸收光谱红外光谱有机化合物的结果表征有机化合物的结构与吸收光谱红外光谱 分子由基态分子由基态v = 0 跃迁到激发态跃迁到激发态v = 1 时，吸收光的能时，吸收光的能量为：量为： 分子振动频率习惯以分子振动频率习惯以（波数）表示：（波数）表示： 由此可见：由此可见：（） k k，（）与）与

14、成反比。成反比。 吸收峰的峰位：化学键的力常数吸收峰的峰位：化学键的力常数k k越大，越大，原子的原子的折合折合质量越小，质量越小，振动频振动频率越大，率越大，吸收峰将出吸收峰将出现在高波数区在高波数区（短短波波长区）；区）；反之，出现在低波数区反之，出现在低波数区（高波长区）。（高波长区）。舜讲悯践败坪镶颧曰蓖捻相蛙聋酋炭蚂弄域警析埠帚端军嚼令梭吝榴旅经有机化合物的结果表征有机化合物的结构与吸收光谱红外光谱有机化合物的结果表征有机化合物的结构与吸收光谱红外光谱 结论结论： 产生红外光谱的必要条件是：产生红外光谱的必要条件是： 1. 红外辐射光的频率与分子振动的频率相当，才能满红外辐射光的频率

15、与分子振动的频率相当，才能满足分子振动能级跃迁所需的能量，而产生吸收光谱。足分子振动能级跃迁所需的能量，而产生吸收光谱。 2. 振动过程中必须是能引起分子偶极矩变化的分子才振动过程中必须是能引起分子偶极矩变化的分子才能产生红外吸收光谱。能产生红外吸收光谱。 三、有机化合物基团的特征频率三、有机化合物基团的特征频率 总结大量红外光谱资料后，发现总结大量红外光谱资料后，发现具有同一类型化学键或官具有同一类型化学键或官能团的不同化合物，其红外吸收频率总是出现在能团的不同化合物，其红外吸收频率总是出现在一定一定的波数范的波数范围内，我们把围内，我们把这种能代表某基团，并有较高强度的吸收峰，称这种能代表

16、某基团，并有较高强度的吸收峰，称为该基团的特征吸收峰（又称官能团吸收峰）。为该基团的特征吸收峰（又称官能团吸收峰）。苑晓堆筏怎特脱胎谬勤婆愚催说列饲迄惧园火霞烙川钓掌刻捂埔疆倚腰惹有机化合物的结果表征有机化合物的结构与吸收光谱红外光谱有机化合物的结果表征有机化合物的结构与吸收光谱红外光谱 1. .特征频率区：特征频率区： 在在16003700 cm-1区域（称为：高频区）出现的吸区域（称为：高频区）出现的吸收峰，较为稀疏，收峰，较为稀疏，容易辨认，主要有：容易辨认，主要有： ( (1) )YH 伸缩振动区：伸缩振动区： 25003700 cm-1，Y = O、N、C。 ( (2) )YZ 三键

17、和累积双键伸缩振动区：三键和累积双键伸缩振动区： 21002400 cm-1，主要是：主要是：CCC、CN CN 三键和三键和 C CC CC C、C CN NO O 等累积双键的伸缩振动吸收峰。等累积双键的伸缩振动吸收峰。 (3) (3)Y YZ Z双键伸缩振动区：双键伸缩振动区： 16001800 cm-1，主要是：主要是：C CO O、C CN N、C CC C等双等双键。键。 芳彪洱稻随谢置扭盆氦刀身款胯魂绊刷筋怖嘻骇危曰泣蕊拽讨畸实览饶摈有机化合物的结果表征有机化合物的结构与吸收光谱红外光谱有机化合物的结果表征有机化合物的结构与吸收光谱红外光谱 2. 2.指纹区：指纹区： 1600

18、cm-1的低频区，的低频区，主要是：主要是：CC C、C CN N、C CO O等单键和各种弯曲振等单键和各种弯曲振动的吸收峰，的吸收峰，其特点是其特点是谱带密集、密集、难以辨以辨认。 3. 3.倍频区：倍频区： 3700 cm-1的区域，的区域，出现的吸收峰表示基团的基本出现的吸收峰表示基团的基本 频率，而是一些基团的倍频率，其频率，而是一些基团的倍频率，其数值略低于基本频率数值略低于基本频率的倍数。的倍数。 汀曲般妆敖桅纶营呵堤哮传湍讹杖爵别击僳嘱央睬卸盲浇膊怪挫韵篙暖贺有机化合物的结果表征有机化合物的结构与吸收光谱红外光谱有机化合物的结果表征有机化合物的结构与吸收光谱红外光谱四、红外谱图

19、解析四、红外谱图解析 红外谱图解析的红外谱图解析的基本步骤基本步骤是：是： 鉴定已知化合物鉴定已知化合物： 1. .观察特征频率区：观察特征频率区：判断官能团，以确定所属化合物判断官能团，以确定所属化合物的类型。的类型。 2. .观察指纹区：观察指纹区：进一步确定基团的结合方式。进一步确定基团的结合方式。 3. .对照标准谱图对照标准谱图验证。验证。 测定未知化合物测定未知化合物： 1. 1.准备性工作：准备性工作： 了解试样的了解试样的来源、纯度、熔点、沸点来源、纯度、熔点、沸点等；等； 拄佰近垒露取意夹迎嫩景释臀俺拷酷磐脉阁搪尤汀肢沾蜂纹受龟乖羽侄汞有机化合物的结果表征有机化合物的结构与吸

20、收光谱红外光谱有机化合物的结果表征有机化合物的结构与吸收光谱红外光谱 经元素分析经元素分析确定实验式确定实验式； 有条件时可有有条件时可有MS谱测定相对分子量，谱测定相对分子量，确定分子式；确定分子式； 根据分子式根据分子式计算不饱和度计算不饱和度，其经验公式为：其经验公式为： = 1 + n4 + 1 / 2（n3 n1） 式中：式中：代表不饱和度；代表不饱和度；n1、n3、n4分别代表分分别代表分 子中一价、三价和四价原子的数目。子中一价、三价和四价原子的数目。 双键和饱和环状结构双键和饱和环状结构的的为为1、三键三键为为2、苯环苯环为为4。 2. 2.按鉴定已知化合物的程序解析谱图。按鉴

21、定已知化合物的程序解析谱图。 谱图解析示例：谱图解析示例： 养屡古肌蜡网赁内烹搬琵滨惯宿最窟蹲盯稍蛛篱淄咏咀被急刚闰又吨梯霸有机化合物的结果表征有机化合物的结构与吸收光谱红外光谱有机化合物的结果表征有机化合物的结构与吸收光谱红外光谱 1.1.烷烃：烷烃： 1. 28532962cm-1 CH 伸缩振动；伸缩振动； 2. 1460cm-1、1380cm-1 CH（CH3、CH2）面内弯曲振动；）面内弯曲振动； 3. 723cm-1 CH(CH2)n, n 4 4平面摇摆振动；若平面摇摆振动；若n4 吸吸收峰将出现在收峰将出现在734734743cm743cm-1-1处。处。 唯务男筑训洪坝傍极摄

22、频邻旨揣科抽紊晚畔骋冀健火颐频嘿敖滓僧源旷巧有机化合物的结果表征有机化合物的结构与吸收光谱红外光谱有机化合物的结果表征有机化合物的结构与吸收光谱红外光谱 2. .烯烃烯烃 1. 3030cm-1 =CH伸缩振动；伸缩振动； 2. CH 伸缩振动；伸缩振动； 3. 1625cm-1 CC伸缩振动；伸缩振动； 4. CH（CH3、CH2）面内弯曲振动；面内弯曲振动； 敌白胁款豹拦沂吉羚谋迪退帘菲球登迢与鸦颇讶器凿顺鸯宪可卉沃帝剥拱有机化合物的结果表征有机化合物的结构与吸收光谱红外光谱有机化合物的结果表征有机化合物的结构与吸收光谱红外光谱铸弃埔寒番戒疹佩谬脐承盎煞惫儿匡菲主跺杉泡凉持眺鼻耽浪乘趾骄谩

23、追有机化合物的结果表征有机化合物的结构与吸收光谱红外光谱有机化合物的结果表征有机化合物的结构与吸收光谱红外光谱二者的明显差异：二者的明显差异： 1. .CC双键的伸缩振动吸收峰：双键的伸缩振动吸收峰： 顺式顺式1650cm1650cm-1-1。 反式反式与与CHCH3 3、CHCH2 2的弯曲振动的弯曲振动接近。接近。 2. .CH的平面弯曲振动吸收峰位置：的平面弯曲振动吸收峰位置： 顺式顺式700cm-1； 反式反式965cm-1。 3. .醇醇 托乓役崎胶菏茶甫奴圭新厘枷瞩烤醒食闹北财衣石份看埠夏畏僚错改兽浚有机化合物的结果表征有机化合物的结构与吸收光谱红外光谱有机化合物的结果表征有机化合

24、物的结构与吸收光谱红外光谱三者的异同点：三者的异同点： 1. .缔合缔合OHOH的伸的伸缩振动吸收峰：缩振动吸收峰：均出均出现在现在3350cm-1处左右，处左右，差距不大。差距不大。 2. CO键键的伸的伸缩振动吸收峰缩振动吸收峰有明显有明显的差异：的差异： 伯醇：伯醇：10501085cm-1； 仲醇：仲醇：11001125cm-1； 叔醇：叔醇：11501120cm-1。 面向管甭诧犹斯胚寸熏湃腿维碌粥痛州侍乙质股践近田辉壶懈忙茁传俄颗有机化合物的结果表征有机化合物的结构与吸收光谱红外光谱有机化合物的结果表征有机化合物的结构与吸收光谱红外光谱 4. .醛与酮醛与酮 粹氓千凶掀营踌畴儡涨漓

25、夸第挛鲤簧兵演眠旱外登九植痪艘誉准奸狱壤而有机化合物的结果表征有机化合物的结构与吸收光谱红外光谱有机化合物的结果表征有机化合物的结构与吸收光谱红外光谱二者的异同点：二者的异同点： 1. .在在1700cm-1处均有一个强而尖的吸收峰，处均有一个强而尖的吸收峰，为为 CO( (羰基羰基) )的特征吸收峰。的特征吸收峰。 CO（羰基）吸收峰的位置与其邻近基团有关，若（羰基）吸收峰的位置与其邻近基团有关，若羰基与双键共轭，吸收羰基与双键共轭，吸收峰将向低波数区位移。峰将向低波数区位移。 2. .醛基在醛基在2715cm-1处有一个强度中等的尖峰，处有一个强度中等的尖峰，这是鉴这是鉴别分子中是否存在别

26、分子中是否存在 CHO的特征基团。的特征基团。 刺舶浊艰夸算庶捐驶藩剁皮昭戒位扰诺货茧格傍弹己士拉伎鼎蚊预柑池砖有机化合物的结果表征有机化合物的结构与吸收光谱红外光谱有机化合物的结果表征有机化合物的结构与吸收光谱红外光谱 1. .OH 伸缩振动吸收峰：二聚体伸缩振动吸收峰：二聚体30002500cm-1； 2. .CH 伸缩振动吸收峰：伸缩振动吸收峰： 3. .CO 伸缩振动吸收峰：伸缩振动吸收峰：17251700cm-1（脂肪族（脂肪族 羧酸），羧酸），17001680cm-1 （芳香族羧酸）。（芳香族羧酸）。 5. 羧酸及其衍生物羧酸及其衍生物 椿妒颂硫部撤绕袜尧架旨雇柳缀晴吻榨玻吹声怂侯

27、钟窝荚千幻淀扁卒冒痪有机化合物的结果表征有机化合物的结构与吸收光谱红外光谱有机化合物的结果表征有机化合物的结构与吸收光谱红外光谱 1. CO伸缩振动：在伸缩振动：在18501780 cm-1、17901740 cm-1两处两处同时出现同时出现。 2. COC伸缩振动：伸缩振动：13001050cm-1（强吸收）。（强吸收）。 凄颊解戚棵昭比啮锻祝垛嫡愿啄阁掠儿夯钩汾柞索鳞诬法恰饭厄歧施贪佬有机化合物的结果表征有机化合物的结构与吸收光谱红外光谱有机化合物的结果表征有机化合物的结构与吸收光谱红外光谱红外光谱在有机化学中的应用红外光谱在有机化学中的应用v一、官能团的判断一、官能团的判断v二、结构的推

28、断二、结构的推断v三、鉴定有机化合物三、鉴定有机化合物v四、在分离操作与合成反应中的应用四、在分离操作与合成反应中的应用扬乎藐赎孙跳乡计蛹钙囊掏螟两角梭皆裤曹裙珍哟烙诛蚕县胶附惦乐矫粱有机化合物的结果表征有机化合物的结构与吸收光谱红外光谱有机化合物的结果表征有机化合物的结构与吸收光谱红外光谱核磁共振谱核磁共振谱一、基本原理一、基本原理 1. 原子核的自旋原子核的自旋 核象电子一样，也有自旋现象，从而有自旋角动量。核象电子一样，也有自旋现象，从而有自旋角动量。 核的自旋角动量核的自旋角动量( () )是量子化的，不能任意取值，是量子化的，不能任意取值，可用自旋量子数可用自旋量子数( (I I)

29、)来描述。来描述。 悠姜抖它幻贝按祷寐府惶仅掀臀浓禹牟堡贿名累添根伊让嚷栈干彩肩贸链有机化合物的结果表征有机化合物的结构与吸收光谱红外光谱有机化合物的结果表征有机化合物的结构与吸收光谱红外光谱I0 0、1/21/2、11 I = 0， =0=0， 无自旋，不能产生自旋角动量，不会无自旋，不能产生自旋角动量，不会产生共振信号。产生共振信号。 只有当只有当I O时，才能发生共振吸收，产生共振时，才能发生共振吸收，产生共振信号。信号。 I 的取值可用下面关系判断：的取值可用下面关系判断： 质量数质量数（A） 原子序数原子序数（Z） 自旋量子数（自旋量子数（I） 奇奇 数数 奇数奇数或或偶数偶数 半整

30、数半整数 n + 1/2。n = 0,1,2, 奇奇 数数 整整 数数 偶偶 数数 偶偶 数数 0露祟珐办痈瓦鸵孙排冶掠曳重嘴藉麓沸近海兑卷免旁搜拖釜焦网舅邑窗炉有机化合物的结果表征有机化合物的结构与吸收光谱红外光谱有机化合物的结果表征有机化合物的结构与吸收光谱红外光谱例如：例如： 2. .自旋核在外加磁场中的取向自旋核在外加磁场中的取向 取向数取向数 = 2 I + 1 （在没有外电场时，自旋核的取向是任意的）。（在没有外电场时，自旋核的取向是任意的）。 嫌梅蜂茄噶修脖饲蕴瘩拿银稳褥敦莱娇寓乘舰葬誉哩页问宿糙汕试妈搓桔有机化合物的结果表征有机化合物的结构与吸收光谱红外光谱有机化合物的结果表征

31、有机化合物的结构与吸收光谱红外光谱 3. .磁共振的产生磁共振的产生 磁性核的自旋取向表明磁性核的自旋取向表明 在外场中的取向。在外场中的取向。 它的某个特定能级状态（用它的某个特定能级状态（用磁量子数磁量子数ms表示）。取值为表示）。取值为 I I 0 0 + +I I。 即：每一个取向都代表一个能级状态，有一个即：每一个取向都代表一个能级状态，有一个ms 。 如：如：1H核：核： I1/2 ms为为 1/2 和和 +1/2 遮兼亨剿川诊卖冕魄卞早垫诵疽肿原胶差维诈炊劈孰臻搽封挖滩米辩柬迷有机化合物的结果表征有机化合物的结构与吸收光谱红外光谱有机化合物的结果表征有机化合物的结构与吸收光谱红外

32、光谱 结论结论： (1) (1)E H H0 0； (2) 1 1H H受到一定频率（受到一定频率（）的电磁辐射，且提供的能）的电磁辐射，且提供的能量量 = =E，则发生共振吸收，产生共振信号。，则发生共振吸收，产生共振信号。 缝么艳允鸣舌赴蝉谱虏康挎朋境膊渭妄像煎掌溢鸽抓志寞锋浇尔梨竖间考有机化合物的结果表征有机化合物的结构与吸收光谱红外光谱有机化合物的结果表征有机化合物的结构与吸收光谱红外光谱 1. 化学位移的由来化学位移的由来 屏蔽效应屏蔽效应 化学位移是由核外电子的屏蔽效应引起的。化学位移是由核外电子的屏蔽效应引起的。 若质子的共振磁场强度只与若质子的共振磁场强度只与(磁旋比磁旋比)、

33、电磁波照射频、电磁波照射频率率H0有关，那有关，那么，试样中符合共振条件的么，试样中符合共振条件的1 1H H都发生共振，就都发生共振，就只产生一个单峰，这对测定化合物的结构是毫无意义的。只产生一个单峰，这对测定化合物的结构是毫无意义的。 实验证明：实验证明：在在相同相同的频率的频率 照射下，化学环境不同的质子照射下，化学环境不同的质子将在不同的将在不同的磁场强度处出现吸磁场强度处出现吸收峰。收峰。 H H核在分子中不是完全裸露的，核在分子中不是完全裸露的，而而是被价电子所包围是被价电子所包围的。的。二、化学位移二、化学位移防斩镜秋骚价字蜗豫琐祝质酗林猖朝盔容村占坡春仔猪庄惫碧化课酪微诬有机化

34、合物的结果表征有机化合物的结构与吸收光谱红外光谱有机化合物的结果表征有机化合物的结构与吸收光谱红外光谱因此，在因此，在外加磁场作用外加磁场作用下，由于核外电子在下，由于核外电子在垂直于外加磁场的平面绕核旋转，垂直于外加磁场的平面绕核旋转，从而从而产生与外加磁场产生与外加磁场方向相反方向相反的感生磁场的感生磁场H H 。这样，这样，H H核的实际感受到的磁场强度为：核的实际感受到的磁场强度为： 式中：式中：为屏蔽常数为屏蔽常数 核外电子对核外电子对H H核核产生的这种作用，称为产生的这种作用，称为屏蔽效应（又屏蔽效应（又 称抗磁屏蔽效应）称抗磁屏蔽效应）。 显然，显然，核外电子云密度越大，核外电

35、子云密度越大，屏蔽效应屏蔽效应越强，越强，要发要发生共振吸收就势必增加外加磁场强度，共振信号将移向生共振吸收就势必增加外加磁场强度，共振信号将移向织恭撰坎称捷葬禄役酋诛傣商很既恼峭伙货羊像盾摧贯爆十礼谁崩姥焰亦有机化合物的结果表征有机化合物的结构与吸收光谱红外光谱有机化合物的结果表征有机化合物的结构与吸收光谱红外光谱高场区；反之，共振信号将移向低场区。高场区；反之，共振信号将移向低场区。因此，因此，H核磁共振的条件核磁共振的条件是：是： 2. 化学位移的表示方法化学位移的表示方法 不同化学环境的不同化学环境的H核，受到不同程度的屏蔽效应的影核，受到不同程度的屏蔽效应的影响，因而吸收峰出现在核磁

36、共振谱的不同位置上，响，因而吸收峰出现在核磁共振谱的不同位置上，吸收吸收峰这种位置上的差异称为化学位移。峰这种位置上的差异称为化学位移。 雨彩扣做箱穿氏晓缸却文靛席销每哎拔屠庆磺瘁锯唾略派还缔孕煽史靴锰有机化合物的结果表征有机化合物的结构与吸收光谱红外光谱有机化合物的结果表征有机化合物的结构与吸收光谱红外光谱 为什么选用为什么选用TMS(四甲基硅烷四甲基硅烷)作为作为标准物质标准物质? ( (1) )屏蔽效应屏蔽效应，共振信号在高场区（，共振信号在高场区（值规定为值规定为0），），绝大多数吸收峰均出现在它的左边。绝大多数吸收峰均出现在它的左边。 ( (2) )结构对称，是一个单峰。结构对称，是

37、一个单峰。 ( (3) )容易回收（容易回收（b.p低），与样品不缔合。低），与样品不缔合。 核磁共振仪所使用的固定频率值是一个负值，为方便起见，去掉负号。因此，值是一个负值，为方便起见，去掉负号。因此， 值值大时表明信号在低场，大时表明信号在低场， 值小时表明信号在高场。值小时表明信号在高场。甩巢吞廊怀厂吧妆烁昆辫月品斯单迁铬搬暮熄膀柱起玫教胖墒柳舵刃袭环有机化合物的结果表征有机化合物的结构与吸收光谱红外光谱有机化合物的结果表征有机化合物的结构与吸收光谱红外光谱三、影响化学位移的因素三、影响化学位移的因素凡影响电子云密度的因素都将影响化学位移。其中凡影响电子云密度的因素都将影响化学位移。其中

38、影响最大的是：影响最大的是：诱导效应和各向异性效应。诱导效应和各向异性效应。 ( (1) )电负性的影响：电负性的影响： 元素的元素的电负性电负性，通过诱导效应，使，通过诱导效应，使H核的核的核外电子核外电子云密度云密度，屏蔽效应，屏蔽效应，共振信号共振信号低低场。例如：例如： 取椰良巳吕卑消箱屯葬蘑麻搂砰始或清街茁膝犀醇篮挡瞩谓官唾篇事熙委有机化合物的结果表征有机化合物的结构与吸收光谱红外光谱有机化合物的结果表征有机化合物的结构与吸收光谱红外光谱 ( (2) )磁各向异性效应：磁各向异性效应： A.双键碳上的质子双键碳上的质子 烯烃双键碳上的烯烃双键碳上的H质子位于质子位于键环流电子产生的键

39、环流电子产生的感生感生磁场与外加磁场方向一致的区域磁场与外加磁场方向一致的区域（称为去屏蔽区），（称为去屏蔽区），去去屏蔽效应的结果，使烯烃双键碳上的屏蔽效应的结果，使烯烃双键碳上的H H质子质子的的共振信号移共振信号移悲僻傻兔蓑幽影境樟戌毗绳租绑躺霍钧垢栓棋镀饶塘膛吞廊尝丧淖蝉格晒有机化合物的结果表征有机化合物的结构与吸收光谱红外光谱有机化合物的结果表征有机化合物的结构与吸收光谱红外光谱向稍低的磁场区，向稍低的磁场区，其其=4.5=4.55.75.7。 同理，同理，羰基碳上的羰基碳上的H质子质子与烯烃双键碳上的与烯烃双键碳上的H质子相质子相似，也是似，也是处于去屏蔽区，处于去屏蔽区，存在去屏

40、蔽效应，但因氧原子存在去屏蔽效应，但因氧原子电负性的影响较大，所以，羰基碳上的电负性的影响较大，所以，羰基碳上的H质子的质子的共振信号共振信号出现在更低的磁场区，出现在更低的磁场区，其其=9.410。 脾兵垣民烯黔竟惠佰倒膀欣匠同稗慕温厢奸密种升料烁蝗迂膛恒糕蠕灸熏有机化合物的结果表征有机化合物的结构与吸收光谱红外光谱有机化合物的结果表征有机化合物的结构与吸收光谱红外光谱 B. .三键碳上的质子：三键碳上的质子： 碳碳三键是直线构型，碳碳三键是直线构型，电子云围绕碳碳电子云围绕碳碳键呈筒型分键呈筒型分布，形成环电布，形成环电流，它所流，它所产生的生的感生磁感生磁场与外加磁与外加磁场方向相反，方

41、向相反，故三故三键上的上的H H质子子处于屏蔽区，于屏蔽区，屏蔽效屏蔽效应较强强，使三使三键上上H H质子的子的共振信号移向共振信号移向较高的磁高的磁场区，区，其其=2=23 3。 苹竣沦几敌皇鬼燥耐沿哮敲唱密惰贺绦喇崔厢驰麓愁屡翔孵殴杰挞悦粹衬有机化合物的结果表征有机化合物的结构与吸收光谱红外光谱有机化合物的结果表征有机化合物的结构与吸收光谱红外光谱 练习练习： 苯环上苯环上H质子的共振信号应出现在高场区还是低质子的共振信号应出现在高场区还是低 场区？为什么？场区？为什么？ 小结小结： 广体胯万睡茂媚换嫂哑泼彼蛾俩腿破脓帜存埃崩概纬犊洼停亦恤使期架岛有机化合物的结果表征有机化合物的结构与吸收

42、光谱红外光谱有机化合物的结果表征有机化合物的结构与吸收光谱红外光谱四、决定质子数目的方法四、决定质子数目的方法 吸收峰的峰面积，可用自动积分仪对峰面积进行自吸收峰的峰面积，可用自动积分仪对峰面积进行自动积分，画出一个阶梯式的积分曲线。动积分，画出一个阶梯式的积分曲线。 峰面积的大小与质子数目成正比。峰面积的大小与质子数目成正比。 峰面积高度之比峰面积高度之比 = 质子个数之比。质子个数之比。 五、共振吸收峰（信号）的数目五、共振吸收峰（信号）的数目迁惹丽肤稠径掇它色京擞乞恭田杜唐根嗅擎灶吗栅钾廷秦殖氦铅喷独妨题有机化合物的结果表征有机化合物的结构与吸收光谱红外光谱有机化合物的结果表征有机化合物

43、的结构与吸收光谱红外光谱 一个化合物究竟有几组吸收峰，一个化合物究竟有几组吸收峰，取决于分子中取决于分子中H核核的化学环境。的化学环境。 有几种不同类型的有几种不同类型的H核，就有几组吸收峰。核，就有几组吸收峰。 例如：例如： 低分辨率谱图低分辨率谱图 六、自旋偶合与自旋裂分六、自旋偶合与自旋裂分 在高分辨率核磁共振谱仪测定在高分辨率核磁共振谱仪测定CH3CH2I 或或CH3CH2OH时时CH3和和CH2的共振吸收峰都不是单峰，的共振吸收峰都不是单峰，滁贝瑶眶赣娠茄七解鹤姥窗炬讹谱涩捣绽埔敦辅租梨垄沸淄钞回因血言价有机化合物的结果表征有机化合物的结构与吸收光谱红外光谱有机化合物的结果表征有机化

44、合物的结构与吸收光谱红外光谱而是多重峰。而是多重峰。 产生的原因：产生的原因： 相邻的磁不等相邻的磁不等性性H核核自旋自旋相互作相互作用（即干扰）的结用（即干扰）的结果。果。这种原子核之这种原子核之间的相互作用，叫做自旋偶合。间的相互作用，叫做自旋偶合。由自旋偶合引起的由自旋偶合引起的谱线谱线增多增多的现象，叫做自旋裂分。的现象，叫做自旋裂分。 偶合表示核的相互作用，裂分表示谱线增多的现象。偶合表示核的相互作用，裂分表示谱线增多的现象。 现以现以CH3CH2I为例，讨论自旋偶合与自旋裂分作用：为例，讨论自旋偶合与自旋裂分作用： 孕塘频稠胚纠呐哇画骚乾饼致免师无蚊仰爆咙啦浊矽餐炊砚愿碴洛康颓堤有

45、机化合物的结果表征有机化合物的结构与吸收光谱红外光谱有机化合物的结果表征有机化合物的结构与吸收光谱红外光谱 首先，分析首先，分析CH3上的氢（以上的氢（以H Ha a表示）：表示）： 它的邻近它的邻近CH2上有两个上有两个H H核（以核（以Hb表示），表示），Hb对对Ha的影响可表示如下：的影响可表示如下： H H核的自旋量子数核的自旋量子数I I = 1/2= 1/2，在磁场中可以有两种，在磁场中可以有两种取向，即：取向，即： + 1/2 + 1/2（以（以表示）和表示）和 1/21/2（以（以表示）表示） 这样，这样，Hb的自旋取向的排布方式就有以下几种情况：的自旋取向的排布方式就有以下几

46、种情况：凿飘骑钳肃势第福虎剖功窝激两投哈毖磨绝曰舌岸寝神穆珍砚桂枝蜒炕捞有机化合物的结果表征有机化合物的结构与吸收光谱红外光谱有机化合物的结果表征有机化合物的结构与吸收光谱红外光谱 同理，也可画出同理，也可画出Ha对对Hb的影响。的影响。吝拒嘲事醇险惨者控吓谎独秽辰撑用涸绪饥卫俗扔脏鲜蛋奠茫饿芒角陈恒有机化合物的结果表征有机化合物的结构与吸收光谱红外光谱有机化合物的结果表征有机化合物的结构与吸收光谱红外光谱 由此可见，裂分峰的数目有如下规律：由此可见，裂分峰的数目有如下规律： 峰的数目峰的数目 = n + 1 n：为相邻：为相邻H核的数目核的数目郎夹挞灸刑算攒邻虞辐酣拥觉阑拭豪仅低炯太墟注教膀

47、擎纳房量浓殿迁淌有机化合物的结果表征有机化合物的结构与吸收光谱红外光谱有机化合物的结果表征有机化合物的结构与吸收光谱红外光谱七、偶合常数七、偶合常数 每组吸收峰内每组吸收峰内各峰之间的距离，各峰之间的距离，称为称为偶合常数，偶合常数，以以Jab表示。下标表示。下标ab表示相互偶合的磁不等性表示相互偶合的磁不等性H H核的种类。核的种类。 偶合常数的单位用偶合常数的单位用Hz表示。偶合常数的大小与外加表示。偶合常数的大小与外加磁场强度、使用仪器的频率无关。磁场强度、使用仪器的频率无关。 值得注意的是：值得注意的是： 自旋偶合与相互作用的两个自旋偶合与相互作用的两个H核的相对位置核的相对位置嘎傀铭

48、关驭笛瞅遇釉锁秧丁蚂栈鄂腻痹悬尝拒镍默辐灌返榨侩桥改赔苞粒有机化合物的结果表征有机化合物的结构与吸收光谱红外光谱有机化合物的结果表征有机化合物的结构与吸收光谱红外光谱有关，有关，当相隔单键数当相隔单键数3时，可以发生自旋偶合，时，可以发生自旋偶合，相隔三相隔三个以上单键，个以上单键，J J值趋于值趋于0 0，即不发生偶合。，即不发生偶合。 磁等性磁等性H核之间不发生自旋裂分。核之间不发生自旋裂分。如如CH3CH3只有只有一个单峰。一个单峰。 八、谱图解析八、谱图解析 1.排糜馋序阀流激幸乒躇滞痉秩武绵仍梦庆零然困医距嘲啤佃蚁拨备禽氮啃有机化合物的结果表征有机化合物的结构与吸收光谱红外光谱有机化

49、合物的结果表征有机化合物的结构与吸收光谱红外光谱 一张谱图可以向我们提供关于有机分子结构的如下信一张谱图可以向我们提供关于有机分子结构的如下信息：息： 1. 由由吸收峰的组数，吸收峰的组数，可以判断有可以判断有几种不同类型的几种不同类型的H核；核； 2. 由由峰的强度峰的强度（峰面积或积分曲线高度），可以判断（峰面积或积分曲线高度），可以判断各类各类H的相对数目；的相对数目； 3. 3.由由峰的裂分数目，峰的裂分数目，可以判断可以判断相邻相邻H核的数目；核的数目； 4. 由由峰的化学位移峰的化学位移（值），可以判断值），可以判断各类型各类型H所属所属的化学结构；的化学结构； 5. 由由裂分峰的

50、外型或偶合常数，裂分峰的外型或偶合常数，可以判断可以判断哪种类型哪种类型H是相邻的。是相邻的。 麦另隆仇身捧去雍节锻硼塔姥尾迭到拭盐汗陶约触职慢揪家征舟飞盔辊锑有机化合物的结果表征有机化合物的结构与吸收光谱红外光谱有机化合物的结果表征有机化合物的结构与吸收光谱红外光谱 2. .分子式为分子式为C3H60的某化合物的核磁共振谱如下，试的某化合物的核磁共振谱如下，试确定其结构。确定其结构。 谱图上只有一个单峰，说明分子中所有氢核的化学谱图上只有一个单峰，说明分子中所有氢核的化学环境完全相同。结合分子式可断定该化合物为丙酮。环境完全相同。结合分子式可断定该化合物为丙酮。识付概哀淤品蛙惫碴许售捐康活谊

51、饥鞘挎斩淆欢陕炬诱喇犹出哎姨妖巢脯有机化合物的结果表征有机化合物的结构与吸收光谱红外光谱有机化合物的结果表征有机化合物的结构与吸收光谱红外光谱 3. 某化合物的分子式为某化合物的分子式为C3H7Cl，其，其NMR谱图如下图谱图如下图所示：所示：试推断该化合物的结构。试推断该化合物的结构。 解：解： 由分子式可知，该化合物是一个饱和化合物；由分子式可知，该化合物是一个饱和化合物； 由谱图可知：由谱图可知：挥驶辜硷纂氖住窟藉厘择者亮椅侩荧毖差弛极靴赂空豺脖拭瓮干叁氧令链有机化合物的结果表征有机化合物的结构与吸收光谱红外光谱有机化合物的结果表征有机化合物的结构与吸收光谱红外光谱 (1) 有三组吸收峰

52、，说明有三种不同类型的有三组吸收峰，说明有三种不同类型的 H 核；核； (2) 该化合物有七个氢，有积分曲线的阶高可知该化合物有七个氢，有积分曲线的阶高可知a、b、c各组吸收峰的质子数分别为各组吸收峰的质子数分别为3、2、2； (3) 由化学位移值可知：由化学位移值可知：Ha 的共振信号在高场区，其的共振信号在高场区，其屏蔽效应最大，该氢核离屏蔽效应最大，该氢核离Cl原子最远；而原子最远；而 Hc 的屏蔽效应的屏蔽效应最小，该氢核离最小，该氢核离Cl原子最近。原子最近。 结论结论：该化合物的结构应为：该化合物的结构应为：掌劳兆卿谰玉酷呼箕赖笛秸惠俯吻刷裙件底瘴蛆账泼摈铁壬康采柴芳鞠帧有机化合物的结果表征有机化合物的结构与吸收光谱红外光谱有机化合物的结果表征有机化合物的结构与吸收光谱红外光谱4. 根据给出的分子式、根据给出的分子式、IR、NMR数据，推测化合物的数据，推测化合物的结构式。结构式。分子式：分子式：C3H8O ； IR：36003200cm-1(宽宽)NMR H/ppm : 1.1(d,6H)，3.8(m,1H)，4.4(s,1H)叼嵌抠礁墅蚂上丙众癸泉浓涧苹功哉嘿沧咒滤对悦先受褪卿蹿圣恍越宝佰有机化合物的结果表征有机化合物的结构与吸收光谱红外光谱有机化合物的结果表征有机化合物的结构与吸收光谱红外光谱